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工业源VOCs污染治理存在的问题及对策建议分析

2023-02-08 14:55:11

上饶市婺源生态环境局 王辉

VOCs是一类挥发性很强的化合物,是产生大气污染最主要的因素,同时也是光化学烟雾污染所产生的最主要前体物质,其对人们身体各系统和脏器功能会很大的影响,严重威胁着人们的身体健康。工业生产源是VOCs产生的最主要来源,是对人们影响最大的主要污染源。当前,尽管我国有关VOCs等有机废气的处理技术已经有了一定的进步和改善,但在实际处理流程中仍然面临着很多技术问题,导致VOCs处理一直未收到明显的成效。正基于此原因,本文就当前工业源VOCs废气处理中的主要问题展开系统的分析与研究,并给出具体的解决措施。

(一)工业源VOCs污染特点

VOCs是一种具有高度毒性和污染性的有机化合物,它对自然环境的污染和损害相当巨大。一方面,VOCs的化学性质十分显著,由于其本身降解难度很大,如果在土壤中生成这些污染物,会对附近的土地和水文系统造成严重污染。另外,VOCs的迁移性质也增加了它对自然环境的污染和危害。有科学研究表明,如果雨水和泥土中的VOCs通过光挥发的方式排入到室内空气当中,则更易于引发光化工环境污染问题。值得注意的是,在现阶段,由于还缺乏短期内去除大气环境中VOCs的有效技术手段,因此这将导致大气环境中的生化物质含量存在着不可逆的特性,并会极大影响自然环境,直接威胁人们的身体健康[1]。

(二)工业源VOCs污染的危害

现阶段,工业源VOCs的危害主要体现在以下两个方面:其一,将对环境造成很大的影响,这和VOCs放射性较强、迁移力较强存在着很大的关系,但同时也受物质难以自然分解的影响,所以它对环境的影响存在着持久性的特点。其二,对人们健康来说,如果VOCs的排放量超过了人们所能接受的限度,必将对人们的日常生活、工作、生产环境条件造成严重干扰,危害人们的身体健康。例如,一旦VOCs挥发到大气环境,大气环境中VOCs含量过多时,就很容易造成人们的严重中毒,此时中毒者多出现头疼、眩晕、恶心、腹泻等现象,严重中毒者还可能因此昏迷,甚至危及生命,所以,对工业源VOCs污染的处理至关重要。

(一)治理设施运行管理问题

活性炭吸附处理技术,针对低浓度的VOCs和较大风量的气态污染治理效益都是相当好的,而且实施起来也非常简单,甚至还能够轻松做到智能化,也可以采用化学脱附的方法处置可二次使用的表面活性剂,以达到工业废弃物资源化制成的目的。但就现实而言,大部分工厂在应用活性炭吸附方法处置工业垃圾时,出现活性炭在吸附饱和后不按时置换的问题,不少公司因为财务层面的考虑,而没有按时置换活性炭。另外,不同企业因为生产过程的差异,所排放的VOCs特性也具有一定的差异性,一般公司也没有具体的工艺条件对活性炭的饱和能力做出评估,也没有有效开展环境保护工作,在应用活性炭吸附技术处理后,有关设备由于保护不善没有起到良好的作用[2]。

另外一些实际应用的方法则是通过复合处理工艺实现VOCs治理,比如将吸附和催化焚烧结合在一起应用时,要通过催化焚烧处理VOCs废气,焚烧温度要控制在200-400℃左右。而从当前的技术来看,催化能力最佳的是贵金属催化剂,焚烧的初始温度可以达到100-200℃,但是达不到VOCs的起燃温,用催化剂焚烧显然不能达到这个目标。一些公司也选择了喷淋塔与生物净化结合方式处置VOCs废物,但通过大量的技术调查发现,这些公司中大多数的设备长期闲置,而VOCs处置也只有喷淋塔发挥了作用,且处置效率并不理想。

(二)废气收集难度大,存在无组织排放现象

大量研究表明,一般工厂中的废物回收设施没有对有可能产生VOCs的部分加以彻底遮盖,很多公司只针对某一个较为关键的部分安装VOCs集气罩,而没有注意到溶液的处理,也没有注意到墨水的调配,在使用VOCs的原料后,由于不能进行密封,导致VOCs大量挥发;
个别工厂即使在主要的生产工艺中,也没有安装气体收集装置,或者仅仅在屋顶安装了一个风扇。另外,一些工厂由于厂房密封差,在生产作业中厂房的窗户大多保持开启状态,使得未经处理的VOCs大量释放在环境中,对生态环境造成了很大危害。

(三)治理设施设计方案与实际不符

某家公司的废气治理设计方案为一种新型的光催化技术,其采用特殊的纤维作为催化剂,将光催化剂和新型气体滤料相结合。但在实际生产中,采用的却是蜂窝状活性炭。玻璃纤维与蜂窝样的活性炭在整体结构、表面积、吸收能力、废气电阻和气压损失等几个方面都有很大的不同,且参数特性也并不相同,如果擅自更换材质很难实现设计处理效果。大多数公司应用的是吸附法处理技术,含有VOCs的废气径直由下部流入吸收塔,并在塔内与雾化的柴油乳化液完全接触后被除去。但在现场调查时看到,VOCs气体在进入吸收塔前又安装了水帘机,与原设计相悖[3]。

(四)VOCs处理不够彻底,容易出现二次污染的问题

现在以一家包装公司为例,该公司采用吸附和凝结结合处理技术对VOCs废水进行处理。当活性炭纤维吸附床将饱和的物料吸收后,再进行蒸气脱附和再生,在这个过程中,乙酸丙烯和一部分水汽会进入到冷凝器中,在进入冷凝器的过程中会发生凝固,从而形成液体,并使乙酸丙烯和水分离开来。初次分解以后,所制得的丙烯酸含量约为3%,而只有乙酸丙烯在水中的含量为8%以上,才能通过精馏的方式将其提纯出来。萃取后产生的污水中,醋酸丙烯的浓度需要低于1.5%,再采用专用的渗透汽化膜设备对醋酸丙烯进行纯化处理。但是,处置过程中产生的VOCs废气,在没有加以处理的前提下就已经排入城市管网中,并形成了二次污染。另外,一些公司也应用分离体净化工艺处置VOCs排放,通过该技术可以对排放的VOCs元素进行处置,分解过程会收到相应的效果,但在分解过程中会形成相应的氮氧化物或其他中间产品,若企业没有对这些产品进行处置,直接进行高空排放放,就很容易产生二次污染。

(一)增加资金投入

要想从根本上改善工业源VOCs大气污染问题,地方政府和有关部门就必须增加成本投入,利用新科技和先进设备来治理污染,并出台政策和鼓励措施,促进有关企业不断进行装备、技术的更新换代,鼓励工业企业采用节能技术手段。另外,有关企业还必须在继续应用清洁型资源利用技术的基础上,进一步更新制造技术和装备,并以此来提高资源利用水平,从而减少各种资源损耗,从节约资源和减少消耗两方面入手,共同提高生态环境保护效果。另外,科研部门要积极开发各种新技术,寻找可以取代煤炭和燃气等不可再生资源的可再生资源,例如核能和风电等,利用清洁型能源,以减少污染。

(二)合理选择治理方法

强化环境污染管理措施是VOCs污染管理的根本。调查数据表明,目前使用较多的是活性炭和冷凝等吸附技术,活性炭的吸附效果已达到99%,可高效地对室内空气中的有害物质实现吸附。但其不足之处在于必须定期更换新的活性炭,所以活性炭的使用量较大。而冷凝吸附技术可以进行废物和污水的分离与降解,具有很高的污染处理效率,因此要增加冷凝吸附技术的应用,以提高总体的处理效益[4]。

(三)提高治理水平

生产环境中极易出现含量较大的VOCs污染气体,因此,应针对相关情况加以收集与处置,合理应用不同的处理技术,以提高处理效率,防止VOCs污染气体排放达不到有关要求。因此,对含量适中的VOCs污染气体应采用活性炭吸附工艺,进行收集处置后加以焚烧。必须重视的是在燃烧过程中也必须做好空气净化处理,以防止在燃烧过程出现其他的有害物质。对VOCs污染气体可通过冷凝吸附等生物工艺手段进行空气净化处理,以保证对自然环境不造成危害的前提下再加以使用。所以,只有全面提高VOCs处理技术,才能确保自然环境。

(四)把控各个环节

污染气体治理一定要充分考虑到污染气体处理设施与车间通风设备之间的联系,唯有如此才能充分掌控处理工艺,最后取得理想的处理结果。例如,有些产品存在污染气体回收率过低、无组织污染或只注重末端处理设备,不关注通风设备与其是否适配的问题,最终造成处理效果不佳。为此,要本着各个环节整体控制的原则,从源头、中段和末梢管理着手。为了进一步提高污染气体的回收率,企业在生产中应应用科学高效的污染气体回收技术,避免无组织污染,同时要对污染气体进行监测,检查合格后才可使用。企业生产过程中形成的污染气体应采用密闭一体化的工艺,按照分类要求采集完成后进行处置。为能从根源上降低VOCs污染,应积极寻求能取代常规资源的洁净能源,如太阳能、水电、风电等,以节约能源和减少污染。

(五)注重产业布局

积极调整产业布局政策对VOCs污染治理有深远影响。在新时代,企业为了逐步减少VOCs污染,提高污染物处理质量,还须调整产业结构,以实现产业布局的合理优化。首先,地方政府及主管部门应当出台优惠政策出台,做到生产经营和环保管理的统筹布局。其次,为了促进现代企业清洁生产,政府部门应当积极帮助现代工业企业实现产业升级与布局调整,特别是企业要积极推行清洁生产,把国家环保发展战略落到企业。最后,对能耗较大,且环境污染相对严重的企业,地方政府部门应当强化监督与整治,并责成有关企业开展整顿工作,对达不到污染排放标准的企业,勒令其立即停业,降低工业污染排放量,提高环保效益。

(六)制定严格的工业源VOCs排放标准

没有规矩不成方圆。所有行业都会建立有关的管理体系,工业源大气污染治理也不例外。做好一切工作的基础都要有一整套管理制度为依据,综合防治工业大气污染也是如此,企业应该随着社会主义市场经济体系的完善,通过科学技术的探索,进一步提高各行业的排放标准,通过规范企业行为,行业逐步减少企业的VOCs排放,通过研究不同行业的VOCs排放量,可以制定相关的规范,以逐步控制和企业减排总量,对工业源大气污染控制综合治理同时,也为综合防治工业源的大气污染提供了法律依据[5]。

(七)加强对环境污染的管理控制

政府监管部门应当随着社会主义市场经济的发展以及科技的发展,不断完善监测手段,进一步强化对工业源VOCs的监测管理,并在已有技术手段、方法的基础上,进一步丰富新的技术手段和措施,从各个角度加强管理。比如,可以向社会购买环境监测服务,还可引进第三方的检测组织,完善工业环境监测管理工作。同时,政府应引导工业企业进行VOCs的泄漏监测和设备检修工作,并按照《石化行业挥发性有机物全面整治方案》中有关VOCs危害总量的有关规定,进一步加强监控、严格监管,指导企业保持推进VOCs排放整改工作,进一步提升城市生态环境质量。图1为VOCs在线监测系统。

图1 VOCs在线监测系统

(八)加强VOCs污染治理方法应用

强化环境污染综合治理方法的应用,是VOCs环境污染综合治理的关键。现阶段,活性炭吸附技术、冷凝吸附技术等在VOCs废气处置领域中的运用较多。对活性炭吸附技术来说,其大多使用了活性炭材料,在活性炭吸附气体有害物质到达饱和时,再对其加以脱附处置,将废气吹脱并加以焚烧,这种有害物质就会转变为无毒材料。而冷凝吸附技术是目前比较普遍的一类VOCs废气处理技术,它可以利用特殊的冷凝装置,迅速分解VOCs中的有害物质,并在规定的范围内进行废物和污水的分散与减量,从而取得很好的污染处理效果。有关研究指出,在控制VOCs排放的过程中,必须加强对VOCs源头的有效监控,新时期VOCs的监测方法日益多样化,一些新的技术对VOCs的控制具有显著的优势,例如固相微萃取、VOCs超声波萃取、VOCs GC等。VOCs固相微萃取工艺必须经过提取、解溶、进样等步骤,工艺简单,具有明显的生态效益。但是对于VOCs的超声波萃取,一般都是在VOCs排放前的处理过程中,采用的是一种特别的混合溶液。此外,对于VOCs的处理,GC的温度也有很高的要求,例如,在测量土壤中VOCs的时候,必须考虑下列情况(参见表1)。新时期,针对以上两种方法,应该进一步探讨其应用于工业污染源VOCs治理中,拓宽其应用领域,实现治理效果与治理质量的提高。

表1 VOCs气相色谱质谱法处置温度条件

(九)完善污染检测方法

VOCs的污染监测也是后期环境整治工作的重点。环保部门应当建立污染监测标准并确定检测内容,安排人员应用环境监测技术对全国各地的主要污染物成分实施监测,对VOCs的污染物状况进行有效的监测。同时,针对监测到的VOCs污染,要具备适当的处理方法,确保污染对人体没有产生危害,或污染没有进一步蔓延。一旦污染出现了蔓延,要及时判断蔓延情况,尽快采取有关措施并有针对性地加以处置。

综上所述,治理工业源VOCs治理的效果,既与国家的空气质量有关,又与人民的生命和健康息息相关,工业污染源VOCs的治理需要引起业界和环保主管部门的高度重视。因此,需要针对现实状况剖析工业源VOCs环境污染的原因及其当前治理面临的问题,从而提出针对性的解决办法,合理地把先进的科学技术和新能源融合到产业发展之中。同时有关环境保护监督管理机构还应该不断完善环保监管的制度,规范工业的生产与废气排放,保证他们能达到严格的排放标准。

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